3. Слуховое восприятии пространства

Звуки воспринимаются локализованными в пространстве, что достигается благодаря содружественной работе многих перцептивных систем и, прежде всего, зрения. Но слуховая система способна самостоятельно обеспечить довольно точную оценку направления, в котором находится источник звука. В полной темноте положение звучащих объектов вблизи медианной плоскости тела оценивается с точностью 1,5—3°, а вблизи сагиттальной — 12—18°.

Основой слухового восприятия направления служит биноуральный параллакс — различие в физических параметрах акустических сигналов, достигающих правого и левого уха. Эти различия для чистых тонов связаны, во-первых, со временем прихода одинаковых участков волны в оба уха и, во-вторых, с их сравнительной интенсивностью, которая слабее на стороне, повернутой от источника звука, так как звуковая волна попадает здесь в акустическую "тень" головы (рис. 84).

Рассмотрим результаты исследований немецкого психолога О. Клемма, который одним из первых занялся изучением слухового восприятия направления. Пусть два коротких звука (щелчка) уравнены по интенсивности и одновременно попадают в оба уха. В этом случае воспринимается единый щелчок, расположенный в медианной плоскости тела, над головой или в голове. Если это равенство нарушается, то воспринимаемое положение источника звука сдвигается в сторону уха, получающего более ранний или более сильный сигнал. Можно проверить и относительную важность этих двух признаков направления, подбирая различия в интенсивности, достаточные для компенсации заданного различия во времени прихода сигналов. Оказалось, что разница во времени прихода всего на 100 микросекунд (0,1 миллисекунды) требует увеличения интенсивности раздражителя не менее чем на 10 дб. Для равных по громкости щелчков изменение

190

времени прихода всего лишь на 30 микросекунд уже достаточно для впечатления смешения источника звука из медианной плоскости. Только когда различия во времени прихода сигналов достигают 2 миллисекунд, слушатель начинает воспринимать два раздельных звука.

Рис. 84. Биноуральный параллакс и возможность иллюзорной оценки направления источника (по Дж. Гибсону, 1967)

Полученные в опытах с щелчками данные в пользу относительно большего значения биноуральной разницы времени прихода звукового раздражителя подтверждаются и результатами экспериментов, в которых применялись синусоидальные звуковые колебания низкой частоты. Однако при увеличении частоты звукового колебания возрастает роль фактора биноуральной разности интенсивностей, а оценки, основанные на различии времени прихода участков разряжения и сгущения волны, становятся все

191

менее точными. Это объясняется тем, что высокочастотные сигналы хуже низкочастотных огибают преграды и, попадая в акустическую "тень" головы, теряют значительную часть своей энергии. В результате возникает выраженное различие интенсивностей сигналов. Кроме того при частоте сигнала свыше 800 герц, участки сгущения и разряжения следуют друг за другом с таким ничтожным временным интервалом, что возникает трудность различения более раннего и более позднего сигнала. Это может приводить к грубым ошибкам в локализации — звук слышится то слева, то справа. Таким образом, для низких частот и слабой или средней интенсивности раздражителя особое значение имеет различие времени прихода, для высоких частот и интенсивностей — различие интенсивностей моноуральных акустических сигналов.

Благодаря тому, что перцептивная оценка направления, в котором находится источник звука, основана в значительной степени на анализе времени прихода одинаковых участков акустического сигнала к обоим ушам, локализация звука оказывается тем лучше, чем сложнее, рельефнее его структура. Примером таких сигналов могут служить звуки речи.

Во время лабораторных исследований слуховой локализации, когда испытуемый, как правило, максимально обездвижен, имеют место ошибочные оценки направления. Действительно, если голова слушателя неподвижна, то одному и тому же биноуральному параллаксу соответствует множество возможных направлений положения звука (рис. 84). Решающим фактором, позволяющим преодолеть эти иллюзии являются активные движения слушателя. В естественных условиях, где они возможны, иллюзии не возникают. Нормальная слуховая ориентация в пространстве связана с учетом последовательных изменений акустических сигналов, возникающих при движениях слушателя. Исследования немецкого психолога Х. Валлаха (1939) показали, что испытуемый, получающий ложную информацию о связи собственных движений с движениями источника звука, ошибается и в оценке пространственного положения источника звука.

Предположим, что испытуемый может поворачивать голову в подбороднике лишь вправо или влево. Если двигать скрытый источник звука, находящийся прямо перед ним, одновременно с каждым движением головы в

192

ту же сторону и на то же расстояние, то испытуемый отмечает, что источник звука расположен у него над головой. В самом деле, только для этого положения горизонтальные движения головы не приводят к изменению относительной локализации источника звука. Если разрешить испытуемому наклонять голову в стороны, то иллюзия исчезает. Эти простые эксперименты подчеркивают роль активных движений наблюдателя для правильной локализации звуков.

В отличие от определения направления, возможности чисто слуховой оценки удаленности ограничены. Слабыми признаками удаленности служат общая громкость, а также доля высокочастотных дополнительных колебаний в спектре сигнала, интенсивность которых быстро слабеет с увеличением проходимого звуком расстояния. Таким образом, удается определить удаленность знакомых звуков сложной структуры. Можно ожидать более высокой точности оценки расстояния до источника звука в естественных условиях, где возможно многократное определение направления на источник звука в различных точках пространства.

Как показывают современные исследования, биноуральное предъявление акустических сигналов, сопровождающееся возникновением пространственного (стереофонического) эффекта, позволяет значительно улучшить опознание звуков. Это становится возможным благодаря целому ряду эффектов. Во-первых, точно локализуя источник интересующих его звуков (например, собеседника), слушатель оказывается способным не обращать вникания на другие звуки (например, обрывки посторонних разговоров). Во-вторых, общий шумовой фон, источники которого часто не имеют точной локализации, воспринимается находящимся где-то в медианной плоскости головы, тогда как слабый, но обладающий биноуральным параллаксом сигнал слышится приходящим из определенного направления пространства и по этому признаку может быть эффективно отделен от шума. Наконец, оказалось, что степень маскировки одного звука другим можно уменьшить, увеличив различие в их пространственном положении. Возможно, это объясняется тем, что вследствие различий моноуральных акустических сигналов максимальные

193

амплитуды бегущих волн приходятся в обоих улитках на разные участки основной мембраны.